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如图所示,半径R=10cm的圆形匀强磁场区域边界跟y轴相切于坐标系原点o,磁感强...

如图所示,半径R=10cm的圆形匀强磁场区域边界跟y轴相切于坐标系原点o,磁感强度B=0.332T,方向垂直于纸面向里.在O处有一放射源,可沿纸面向各个方向射出速率均为v=3.2×106m/sα粒子,已知α粒子的质量m=6.64×1027kg,电量q=3.2×1019C.求:

(1)画出α粒子通过磁场空间做圆运动的圆心点轨迹,并说明作图的依据.

(2)求出α粒子通过磁场空间的最大偏转角.

(3)再以过O点并垂直于纸面的直线为轴旋转磁场区域,能使穿过磁场区且偏转角最大的α粒子射到正方向的y轴上,则圆形磁场区的直径OA至少应转过多大角度?

 

(1)如图;(2)600(3)600 【解析】 (1)α粒子在磁场中做圆弧运动的半径为r,由公式, ∴r=2R.α粒子通过磁场空间做圆周运动的圆心点的轨迹如图中虚线l所示(即以O为圆心,r为半径的半圆弧ABC). (2)α粒子在磁场中做圆弧运动中的轨迹半径r大小一定,欲穿过磁场时偏转角最大,须圆弧轨道所夹的弦最长,即OO′A共线,如图. ,φ=60°. (3)欲使穿过磁场且偏转最大的α粒子,能射到y轴正方向上,必须从A点射出的α粒子和x轴正方向的夹角大于90°,根据几何关系可知圆形磁场至少转过60°.  
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考点分析:
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如图所示,直线MN上方有平行于纸面且与MN45°斜向下的匀强电场,MN下方有垂直于纸面向里的匀强磁场。一带正电的粒子以速度vMN线上的O点垂直电场和磁场方向射入磁场。粒子第一次到MN边界线,并从P点进入电场。已知粒子带电量为q,质量为mOP之间的距离为L,匀强电场强度为E,不计粒子的重力。求:

1)磁感应强度B

2)粒子从O点开始到第四次到达MN边界线的总时间t

 

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如图,在坐标系xOy的第二象限存在匀强磁场,磁场方向垂直于xOy平面向里;第三象限内有沿x轴正方向的匀强电场;第四象限的某圆形区域内存在一垂直于xOy平面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为第二象限磁场磁感应强度的4倍。一质量为m、带电荷量为qq>0)的粒子以速率vy轴的A点斜射入磁场,经x轴上的C点以沿y轴负方向的速度进入电场,然后从y轴负半轴上的D点射出,最后粒子以沿着y轴正方向的速度经过x轴上的Q点。已知OA=OC=dOD=OQ=4d,不计粒子重力。

1)求第二象限磁感应强度B的大小与第三象限电场强度E的大小;

2)求粒子由AD过程所用的时间;

3)试求第四象限圆形磁场区域的最小面积。

 

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在直角坐标系xOy中,第二象限有垂直于纸面的匀强磁场(图中未画出),第一象限三角形OPM区域有如图所示的匀强电场,电场线与y轴的夹角、MPx轴的夹角均为30°,已知P点的坐标为(9l0),在以O为圆心的环状区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,外圆与直线MP相切于P点,内外圆的半径分别为l2l。一质量为m,电荷量为q的正电粒子以速度v0由坐标为(-l0)的A点沿与y轴平行的方向射入第二象限匀强磁场中,经磁场偏转由坐标为(0)的B点进入匀强电场,经电场偏转恰由P点进入环状磁场区域,不计粒子重力,求:

1)第二象限匀强磁场磁感应强度的大小;

2)匀强电场的电场强度大小;

3)要使粒子在环状磁场区域内做完整的圆周运动,求环状区域匀强磁场的磁感应强度的取值范围。

 

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如图,在平面直角坐标系xOy中,第一象限内有一条通过坐标原点的虚线,虚线与y轴正方向夹 角为30°,在虚线与x轴正方向之间存在着平行于虚线向下的匀强电场。在第四象限内存在一个长方形 的匀强磁场区域(图中未画出),磁感应强度为B,方向垂直坐标平面向外。一质量为m,电荷量为q的带正电粒子从虚线上某点以一定的初速度垂直电场方向射入电场,经过电场偏转后,该粒子恰从x轴上的P点以速度v射入匀强磁场区域,速度c的方向与x轴正方向夹角为60°,带电粒子在磁场中做匀速圆周 运动,经磁场偏转后,粒子射出磁场时速度方向沿x轴负方向,随后粒子做匀速直线运动并垂直经过一y 轴上的Q点。已知OP=L,不计带电粒子重力。求:

1)匀强电场的电场强度E的大小;

2)带电粒子在电场和磁场中运动时间之和;

3)矩形磁场区域的最小面积和Q点的位置坐标。

 

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如图所示,水平方向的匀强电场场强为E,场区宽度为L,竖直方向足够长。紧挨着电场的是垂直于纸面向外的两个匀强磁场区域,其磁感应强度分别为B2B。一个质量为m,电量为q的带正电粒子,其重力不计,从电场的边界MN上的a点由静止释放,经电场加速后进入磁场,经过时间穿过中间磁场,进入右边磁场后能按某一路径再返回到电场的边界MN上的某一点b,途中虚线为场区的分界面。求:

1)中间场区的宽度d

2)粒子从a点到b点所经历的时间tab

3)当粒子第n次返回电场的MN边界时与出发点之间的距离Sn

 

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